TCR的工作特性及无功补偿方案研究.doc

TCR的工作特性及无功补偿方案研究随着电力电子技术的发展，晶闸管控制电抗器（TCR）的应用越来越多。TCR型静止无功补偿器可以安装在高压端，其工作电流小、损耗小，在1035 kV电压等级应用广泛。 1 TCR的工作原理与拓扑结构 1.1 TCR补偿系统的拓扑结构 在电力系统运行过程中，TCR与滤波器协同工作联结于系统之中，对系统进行无功功率补偿。TCR无功补偿系统结构如图1所示。 由图1可以看出，整个系统主要包括电源、TCR、滤波器以及负载。由于负载是随机变化的，而滤波器所供给的无功功率是定值；TCR是能够随着负载的变化而可控的，促使电力系统的无功处于平衡态。这就是实现基于TCR无功补偿的简单过程。TCR是一个能够实现连续可调的感性无功电源，滤波器在滤除谐波的同时相当于一个容性无功电源。 1.2 TCR的工作原理 TCR的单相结构主要由电抗器和反向并联的晶闸管串联，将其与网络回路相并联，类似于感性负载组成的调压电路。TCR的工作原理为通过控制晶闸管的导通角实现对电抗器的电流的控制，进而改变电抗器产生的感性无功。 晶闸管属于电力电子器件，晶闸管的触发角的有效移相角是90180°。触发角为90°时，器件完全导通。导通角=180°，电抗器线圈作为负载接于网络，能够有效地吸收基波电流和无功功率。触发延迟角变化在90180° 范围内，晶闸管器件则为部分导通，其角度小于180°。也就是说，触发角增大导致电流基波分量减小，减少了无功功率的有效吸收。需要指出的是，在实际现场中往往把电抗器部分分成两部分加以使用，处于晶闸管的两侧，这样电抗器若发生故障可以有效地保护晶闸管器件。 2 TCR的谐波分析与抑制方法 2.1 TCR的谐波分析 TCR基波和谐波电流波形如图2所示。TCR在工作的同时也相当于谐波源会产生大量高频谐波，谐波值与触发角相对应。考虑到实际情况，对TCR产生的谐波也必须加以抑制和消除。 2.2 TCR的谐波抑制 通过上述分析可知，在用TCR进行无功补偿的同时也相应地产生大量的谐波。对此，往往采取两类办法加以抑制或消除，即对TCR本身进行研究改造和加装滤波器对谐波进行消除。改变TCR装置本身的设计来消除谐波的措施非常有限，主要是采用多脉冲联结和并联顺序控制。这种措施晶闸管的数量和控制系统的复杂性导致成本增加，在现场中应用的不多。相比之下，直接加装滤波器颇为有效，滤波设备与TCR协同进行补偿和控制。 3 TCR的补偿特性对电能质量的影响 无功补偿是达到良好的供电电能质量的有效措施之一。无功补偿对电能质量的改善主要体现在以下方面。 3.1 有效降低设备的额定容量 用功率因数描述有功功率与视在功率的关系 P=Scos，提高cos值，可以减小视在功率值，即相应地减小设备的容量。 3.2 提高网络运行电压 网络运行电压： 4 不同目的下确定补偿容量的依据和方法 对电力系统进行无功补偿，需要计算无功补偿的容量的大小。在不同的条件和目的下，计算的方式方法也是不同的。在确定补偿容量时，应遵循“全面规划、分级补偿、就地平衡”的原则，在降低网损和电压调节的基础上，获得无功补偿的最大经济效益。现将针对不同目的的计算方法总结如下。 4.1 以提高功率因数为目的 电力系统的功率因数很低时，会影响有功的输送，进而影响输电系统的效率，对此，无功补偿需要提高功率因数。 4.2 以降低线路损耗为目的 对于固定的电力系统网络，设备及元件已经确定、很难改变，系统线路损耗与导线电流的平方成比例关系。因此，为了提高线路的输电能力，降低损耗是行之有效的措施之一。现场中，导线损耗也是检验电力系统是否经济运行的一项重要指标。 4.3 以平衡系统电压为目的 在电力系统中，线路末端带有大负载时会导致末端电压下降，影响设备和电器的正常运行，进行无功补偿后会使电压升高。需要注意电压升高的同时对设备绝缘的影响，如是否会导致绝缘老化加速等。 5 结论 本课题对TCR的工作原理和系统的拓扑结构进行了分析与研究。对谐波产生过程以及谐波幅值、次数及延迟角进行理论分析，并探讨谐波抑制方法，总结针对降低设备容量、提高运行电压、提高功率因数等补偿特性的确定方法。